DE10030029A1

DE10030029A1 - Anbringung von Schaufeln in hydrodynamischen Maschinen

Info

Publication number: DE10030029A1
Application number: DE10030029A
Authority: DE
Inventors: Gert Bauknecht; Walter Fritz; Alfred Skrabs; Reinhold Mayer
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2000-06-17
Filing date: 2000-06-17
Publication date: 2001-12-20
Also published as: WO2001098021A1; EP1292424A1; DE50113890D1; US20030194317A1; US6773233B2; JP2003536037A; EP1292424B1

Abstract

Verfahren zur Herstellung von Bauteilen mit einer Beschaufelung in hydrodynamischen Maschinen und nach dem Verfahren hergestellte Bauteile mit einem Grundkörper (16) und mit einer Vielzahl von mit dem Grundkörper (16) zu verbindenden Schaufeln (8). Die Schaufeln (8) werden von einer Drückwalzrolle (20) unter ständiger Rotation der Drückwalzrolle (20) und ständig ausgeübtem Anpressdruck auf den Grundkörper (16) formschlüssig mit dem Grundkörper (16) verbunden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Bauteilen mit einer Beschaufelung in hydrodynamischen Maschinen und nach dem Verfahren hergestellte Bauteile.

In hydrodynamischen Systemen, zu denen in Fahrzeugge trieben und Fahrzeugantriebssträngen angeordnete Drehmo mentwandler und verschleißfrei Zusatzbremseinrichtungen, sogenannte Retarder, zu zählen sind, werden Bauteile ver wendet, die eine Beschaufelung aus einer Anzahl von Schau feln aufweisen, um mit den verwendeten hydrodynamischen Flüssigkeiten zusammenzuwirken. Die Herstellung dieser Be schaufelungen sind entweder auf hohe Funktionalität oder auf eine hohe Kostenersparnis hin entwickelt worden.

Aufgrund von fehlender optimierter Fertigungstechnolo gien war bisher ein Zielkonflikt zwischen diesen beiden Ausrichtungen vorgegeben.

Aus der EP 0732519 A1 ist beispielgebend ein hydrody namischer Retarder bekannt geworden, bei dem in einem Grundkörper Vertiefungen zur Positionierung der Schaufeln eingearbeitet werden, in denen die Schaufeln eingesetzt werden und die anschließend, beispielsweise durch Schweißen oder Hartlöten, mit dem Grundkörper verbunden werden. Eine formschlüssige Verbindung zur Übertragung der Kräfte findet nur bedingt statt. Durch die hohen spezifischen Belastun gen, die im Retarderbetrieb auftreten können, z. B. durch Kavitation, ist diese Art der Verbindung riskant.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Her stellungsprozess aufzuzeigen, der kostengünstig ist und eine sichere Funktionalität der Bauteile sichert.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Ausgestaltungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Nach der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung von Bauteilen in hydrodynamischen Maschinen vorgeschlagen, wobei die hydrodynamischen Maschinen eine Beschaufelung aufweisen, die durch eine Vielzahl von mit einem Grundkör per zu verbindenden Schaufeln gebildet wird. Die Schaufeln werden in einem Blechumformverfahren von einer Drückwalz rolle unter ständiger Rotation der Drückwalzrolle und stän dig ausgeübtem Anpressdruck auf den Grundkörper formschlüs sig mit dem Grundkörper verbunden. In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird der Grundkörper als vorgefertigter Torus von der Drückwalzrolle gegen die Schaufeln gedrückt, wobei die Schaufeln in einer Vorrichtung entgegen dem Anpress druck der Drückwalzrolle gehalten werden. In einer Ausge staltung des Verfahrens wirkt die Drückwalzrolle auf der den Schaufeln entgegengesetzt angeordneten Seite des Grund körpers auf den Grundkörper ein. In einer Ausgestaltung wird die Drückwalzrolle rechtwinklig zur Außenkontur der Vorrichtung, in der die Schaufeln angeordnet werden, an dem Grundkörper entlang geführt. Eine Ausgestaltung zeigt, daß die Drückwalzrolle entgegen ihrer Rotationsrichtung an dem Grundkörper entlang geführt wird, um Material des Grundkör pers zur Bildung des Formschlusses in die Vertiefungen zwi schen den Schaufeln zu drücken. In einer weiteren vorteil haften Gestaltung werden die Schaufeln in der Vorrichtung gegen eine Außenkontur gedrückt, die der Kontur der Schau fein entspricht, um die Formgebung der Schaufeln unter dem Anpressdruck der Drückwalzrolle konstant zu halten. Eine Ausgestaltung zeigt einen vorgeformten Grundkörper, der unter dem Anpressdruck der Drückwalzrolle bei gleichzeiti ger Bildung des Formschlusses mit den Schaufeln seine end gültige Formgestaltung entsprechend der Außenkontur der Vorrichtung erhält.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Wand stärke der Schaufeln und/oder des Grundkörpers in ihrer Längenausdehnung und/oder in ihrer Breitenausdehnung unter schiedlich ausgestaltet. Durch die Verwendung einer Drück walzrolle können auch Bauteile bearbeitet werden, die nicht über eine gleichbleibende Wandstärke verfügen, so daß die Wandstärke an eine optimale Funktionalität angepaßt werden kann. Der Grundkörper kann unterschiedliche Werkstoffe auf weisen. Eine Ausgestaltungsform weist einen Grundkörper aus einer Alu-Knetlegierung auf. Vorteilhafterweise wird die hydrodynamische Maschine als Drehmomentwandler für ein Fahrzeuggetriebe oder als hydrodynamischer Retarder betrie ben, der ein Fahrzeug als Zusatzbremse zu der Reibungsbe triebsbremse bei der Verzögerung, insbesondere auf langen Gefällstrecken, unterstützt.

Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher be schrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Vorrichtung und

Fig. 2 einen Schnitt durch den Grundkörper.

In der Fig. 1 wird eine Vorrichtung für das erfinderi sche Verfahren beschrieben. In einem nicht näher darge stellten Werkzeug 2 weist eine Vorrichtung 4 eine Außenkon tur 6 auf, die Vertiefungen 14 für die Schaufelaufnahme beinhaltet. In diesen Vertiefungen 14 liegen die Schaufeln 8. Die Außenkontur 6 der Vorrichtung 4 entspricht im we sentlichen der Innenkontur der Schaufel 8. An ihrem einen Ende 12, welches aus der Vorrichtung 4 hervorsteht, wird die Schaufel 8 in den umgebenden Grundkörper 16 hineinge drückt. Der Grundkörper 16 ist ein vorgeformtes Bauteil, beispielsweise ein Torus, der in dem Werkzeug 2 zwischen der Vorrichtung 4 und einer Haltevorrichtung 18 befestigt ist. Eine rotierende Drückwalzrolle 20 fährt in einem zweckmäßigen Abstand zur Außenkontur 6 der Vorrichtung 4, was durch die Pfeile 22 angedeutet wird, und drückt dabei mit einem Anpressdruck den Grundkörper 16 gegen die Vor richtung 4 und die Schaufeln 8. Durch die Rotation der Drückwalzrolle 20 wird Material des Grundkörpers 16 in die Vertiefung zwischen die Schaufeln bewegt und umgibt das darin liegende Ende 12 der Schaufel 8, so daß sich zwischen dem Grundkörper 16 und der Schaufel 8 eine formschlüssige Verbindung ergibt, die auch dicht ist gegenüber dem in der hydrodynamischen Maschine verwendeten Medium, vorzugsweise Öl oder Wasser. Die Drückwalzrolle 20 drückt den Grundkör per 16 entlang der gesamten Kontur 6 gegen die Schaufel 8, so daß schließlich sowohl die Schaufel 8 als auch die In nenkontur des Grundkörpers 16 die Form der Außenkontur 6 annimmt. Die Schaufel 8 ist dann auf ihrer ganzen Länge im Grundkörper 16 befestigt.

In der Fig. 2 sind in den Grundkörper 16 eingedrückte Schaufeln 8 gezeigt. Die Drückwalzrolle 20 rotiert, bei spielsweise entsprechend dem Pfeil 24, und wird an dem Grundkörper 16 entsprechend Pfeil 26 entlang geführt. Durch die Rotation unter Anpressdruck während des Vorbeibewegens wird das Material des Grundkörpers zur Bildung der form schlüssigen Verbindung zwischen Schaufel 8 und Grundkörper 16 in die Vertiefung 14 am Grundkörper 16 bewegt. Die Schaufel weist eine Wandstärke 28 auf und die Tiefe der Vertiefung 14 ist mit 30 bezeichnet.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden kostengün stige und flüssigkeitsdichte Bauteile für hydrodynamische Maschinen herstellbar, die enge Toleranzen bei der Blechum formung gewährleisten und damit genaue Kennlinien für hy drodynamische Maschinen ermöglichen. Dies wird auch begün stigt durch die Möglichkeit einer sehr guten Toleranzhal tigkeit über den Verlauf einer Serie hinweg. Bei einem er forderlichen Werkzeugwechsel läßt sich eine gute Reprodu zierbarkeit der eingestellten Maße erzielen. Durch das Ver fahren können dünne, spitze Schaufeln mit glatten Oberflä chen verwendet werden, was einen sehr guten Wirkungsgrad und eine hohe Leistungsdichte fördert. Die Kaltverfestigung und die Beherrschung von Druckeigenspannungen führt zu Ge wichtsersparnissen, was auch durch variable Wandstärken beim Drückwalzen unterstützt wird. Somit ergibt sich eine relativ einfacher und kostengünstiger Herstellungsprozeß, der eine optimale Funktionalität garantiert.

Bezugszeichen

2

Werkzeug

4

Vorrichtung

6

Außenkontur

8

Schaufel

10

Innenkontur

12

Schaufelende

14

Vertiefung

16

Grundkörper

18

Haltevorrichtung

20

Drückwalzrolle

22

Pfeil

24

Pfeil

26

Pfeil

28

Wandstärke

30

Tiefe

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Bauteilen in hydrody namischen Maschinen, die eine Beschaufelung aufweisen, mit einem Grundkörper (16) und mit einer Vielzahl von mit dem Grundkörper (16) zu verbindenden Schaufeln (8), dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln (8) von einer Drückwalzrolle (20) unter ständiger Rotation der Drückwalzrolle (20) und ständig ausgeübtem Anpressdruck auf den Grundkörper (16) formschlüssig mit dem Grundkörper (16) verbunden werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der Grundkörper (16) als vorgefer tigter Torus von der Drückwalzrolle (20) gegen die Schau feln (8) gedrückt wird, wobei die Schaufeln (8) in einer Vorrichtung (4) entgegen dem Anpressdruck der Drückwalzrol le (20) gehalten werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß die Drückwalzrolle (20) auf der den Schaufeln (8) entgegengesetzt angeordneten Seite des Grundkörpers (16) auf den Grundkörper (16) einwirkt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drückwalzrolle (20) rechtwinklig zur Außenkontur der Vorrichtung (4), in der die Schaufeln (8) angeordnet werden, an dem Grundkörper (16) entlang geführt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Drückwalzrolle (20) entgegen ihrer Rotationsrichtung an dem Grundkörper (16) entlang geführt wird, um Material des Grundkörpers (16) zur Bildung des Formschlusses zwischen die Schaufeln zu drüc ken.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufel (8) in der Vorrichtung (4) gegen eine Außenkontur (6) gedrückt wird, die im wesentlichen der Innenkontur (10) der Schaufel (8) entspricht, um die Formgebung der Schaufel (8) unter dem Anpressdruck der Drückwalzrolle (20) konstant zu halten.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (16) vorgefertigt ist und unter dem Anpressdruck der Drückwalz rolle (20) bei gleichzeitiger Bildung des Formschlusses mit den Schaufeln (8) seine endgültige Formgestaltung entspre chend der Außenkontur (6) der Vorrichtung (4) erhält.

8. Bauteil für eine hydrodynamische Maschine mit einem Grundkörper (16) und mit einer Vielzahl von mit dem Grund körper (16) verbundenen Schaufeln (8), dadurch gekenn zeichnet, daß die Schaufeln (8) von einer Drückwalzrolle (20) unter ständiger Rotation der Drückwalz rolle (20) in die Vertiefungen (14) in dem Grundkörper (16) formschlüssig eingedrückt sind.

9. Bauteil nach Anspruch 8, dadurch gekenn zeichnet, daß die Wandstärke (28) der Schau feln (8) und/oder des Grundkörpers (16) in ihrer Längenaus dehnung und/oder ihrer Breitenausdehnung unterschiedlich ausgestaltet ist.

10. Bauteil nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (16) und die Schaufeln (8) aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehen.

11. Bauteil nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (16) aus einer Alu-Knetlegierung besteht.

12. Bauteil nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die hydrodynamische Maschine ein Drehmomentwandler für ein Fahrzeuggetriebes ist.

13. Bauteil nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die hydrodynamische Maschine ein hydrodynamischer Retarder ist.